題目論述:
12個長相一樣的球中僅有
1個球與其他球質量不同,且不確定是重還是輕。請用天枰進行不超過三次的稱重,檢測出是哪個球與眾不同,並且要得出是重還是輕的結論。
為敘述方做如下定義。
定義1:與眾不同的球為x球,
11個相同的球為
o球,若與眾不同的球比其他
11個球重,則為重球,否則為輕球。
定義2:稱重中若球a比
b重,則
a>b
;若天枰平衡則
a=b;表示式中的a,
b,c。。。等編號直接代表編號為a,
b,c球的質量。
稱重的方法流程如下:
step1
:任意取出
8個球分成兩組稱重,將球進行編號
a+b+c+d vs e+f+g+h。
如果天枰平衡,說明
x球在未稱重的
4個球中,進行
step2
,否則進行
step3。
step2
:由step1
得出稱重的
8個球為
o球,另四個球編號
a,b,c,d
。取出乙個
o球組成如下圖組合稱重
o+a vs b+c
case1
:o+a=b+c,說明d
球為x球,取出任意
o球進行第三次稱重
o vs d
,若o>d則d
為輕球,反之為重球。
case2
:o+a>b+c
,進行第三次稱重
b vs c:
如果b>c
:則在b,c
中存在輕球,且b為
o球,c為輕球。
如果b:則在
b,c中存在輕球,且
b為輕球,c為
o球。如果
b=c :則a
為x球,又因
o+a>b+c,則a
為重球。
case3: o+a,進行第三次稱重
b vs c:
如果b>c
:則在b,c
中存在重球,且
b為重球,c為
o球。
如果b:則在
b,c中存在重球,且b為
o球,c為重球。
如果b=c:則a
為x球,又因
o+a,則
a為輕球。
step3
:由step1得到8
個未定球中有乙個特別球,不妨設天枰形態為
a+b+c+d>e+f+g+h ①
進行第二次測量
o+a+e vs b+f+g
,即在第一次測量的基礎上交換b和
e,用任一 o
球置換c
球,天枰兩側各去掉乙個d和
h。case1
:o+a+e = b+f+g
,說明在
①式中a,b,e,f,g均為o球,①式化簡為c+d>o+h。
進行第三次測量稱重c vs d,此情形同step2中case3.
如果c>d:則在c,d中存在重球,且c為重球,d為o球;
如果c
如果c=d:則h為x球,又因c+d>o+h,則h為輕球。
case2
:o+a+e > b+f+g②,說明step3中去掉的c,d,h為o球,且交換過程中無影
響的b和e也為o球,此時②化簡為o+a>f+g,第三次稱重f vs g。
如果f>g:則在f,g中存在輕球,且f為o球,g為輕球;
如果f如果f=g:則a為x球,且a為重球。
case3
:o+a+e < b+f+g,說明交換的b和e中有乙個是x球,且b>e。此時用任一o球同b和e中任一一球稱重,不妨 o vs b。
如果o=b,則e為輕球。
如果o
不會出現o>b的情況,反之若o>b,則b為輕球,e為o球,矛盾!
在稱重過程得出兩個有用的結論。
結論一:稱重中經常會出現乙個特定的情形:4個球中有乙個是o球,其他3個未知球中有一
個是x球,將四個球任意分成兩組,不妨設o+a vs c+d,此時將得到天枰的乙個狀態,然後
再 次稱重 c和d便可得出三個未知球中的所有資訊。
結論二:8個球在已知天枰形態的情況下再經過兩次稱重可以得到所有資訊;4個球分成兩組
在未知天枰形態下經
過2次稱重可得到所有球的資訊。而所有的情況都可以化為最簡單的結論
一的情形。
一般情形下的再說吧,太難了。
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